DD252767A5

DD252767A5 - METHOD FOR REMOVING POLLUTANTS FROM EXHAUST GASES

Info

Publication number: DD252767A5
Application number: DD86297685A
Authority: DD
Inventors: Karlheinz Arras; Karlheinz Kuehle; Rolf Graf; Eberhard Liebig
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1987-12-30
Also published as: ATE46088T1; CZ280413B6; EP0228111A1; DK165736B; HUT49057A; DE3665410D1; JPS62144736A; CA1284802C; DK165736C; HU200706B; SK278406B6; DK606386A; CZ915086A3; ES2011251T5; SK915086A3; JPH0753224B2; DK606386D0; EP0228111B2; ES2011251B3; DE3544764A1

Abstract

1. A process for the dry removal of polluants from the exhaust gases of combustion processes in the processing of stones and earths, characterised in that the exhaust gases are brought into contact with a sorbent in the form of solids particles at 50 to 100 degrees C in a solids circulation system formed by a fluidised bed reactor (1), a solids separator (2) and a recycling line (3), and that the laden sorbent is completely or almost completely supplied to a cement production process.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur trockenen Entfernung von Schadstoffen aus den Abgasen von Brennprozessen der Steine-und Erdenindustrie, insbesondere der Zementherstellung. Um den geltenden Umweltschutzbestimmungen zu genügen, werden zunehmend auch Anlagen für die Steine- und Erdenindustrie mit Einrichtungen zur Schadgasabscheidung ausgerüstet.The invention relates to a method for the dry removal of pollutants from the exhaust gases of combustion processes of the stone and earth industry, in particular cement production. In order to comply with the applicable environmental protection regulations, facilities for the stone and earth industry are increasingly equipped with devices for the removal of harmful gases.

Characteristic of the known state of the art

Bei den bekannten Naß-Reinigungsverfahren werden die Abgase üblicherweise nach einer Entstaubung mit einer im Kreislauf geführten Waschflüssigkeit behandelt und dabei so weit abgekühlt, daß eine Wiederaufheizung auf ca. 20°C über dem Taupunkt erforderlich wird, um Korrosionsschäden zu vermeiden. Die anfallende Menge an Reaktionsprodukten ist in der Regel auch zu groß, als daß sie insgesamt in den Herstellungsprozeß zurückgeführt werden könnte. Naß-Reinigungsverfahren sind deswegen meist mit hohen Anlage- und Betriebskosten verbunden, die oft einer zügigen Realisierung der Abgasreinigung entgegenstehen.In the known wet cleaning method, the exhaust gases are usually treated after dedusting with a recirculating washing liquid and thereby cooled so that reheating to about 20 ° C above the dew point is required to prevent corrosion damage. The accumulated amount of reaction products is usually too large to be recycled to the manufacturing process as a whole. Wet cleaning methods are therefore usually associated with high investment and operating costs, which often preclude a speedy realization of the emission control.

Bei der Herstellung von Zement hat man auch schon versucht, die Abgase bei 300 bis 850⁰C trocken zu reinigen. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß die Abgase bei Temperaturen oberhalb von 500⁰C häufig weniger als 100mg/Nm³von dem hier im Vordergrund stehenden Schadstoff SO2 enthalten, weil der größte Teil des mit dem Brennstoff in den Zementherstellungsprozeß eingebrachten Schwefels in diesem Temperaturbereich vom Rohmehl sorbiert und in den Klinker eingebunden wird. Solche günstigen Verhältnisse liegen bei anderen Brennprozessen der Steine-und Erdenindustrie nicht vor. Dort müssen vielmehr neben dem Brennstoff-Schwefel überwiegend andere Schadstoffe wie Chloride oder Fluoride aus den Abgasen entfernt werden, ohne daß das eigentliche Produkt eine nennenswerte Sorptionsfähigkeit für die Schadstoffe aufweist. Beim Zementherstellungsprozeß wird Schwefel aber auch durch das Rohmehl in den Brennprozeß eingeschleppt. Dieser Schwefel stammt zum Teil aus organischen bzw. sulfidischen Schwefelverbindungen, die schon bei niedrigen Temperaturen zerfallen und zur Freisetzung von SO₂ während der Vorwärmung des Rohmehls führen, wobei SO₂-Gehalte bis zu 6000mg/Nm³ auftreten können. Da bei den im Zementprozeß üblichen Abgastemperaturen praktisch keine Sorption des SO₂ durch das Rohmaterial erfolgt, muß auch für Zementherstellungsanlagen eine Abgasentschwefelungseinrichtung vorgesehen werden, obwohl der mit dem Brennstoff eingebrachte Schwefel verfahrensbedingt nur zum geringen Teil im Abgas enthalten ist. Eine Trockenreinigung bei Temperaturen von 200 bis 400⁰C ist unabhängig vom eingesetzten Sorbent und unabhängig vom Verhältnis Sorbent zur Schadstoff menge, aber nicht besonders wirksam. Im allgemeinen können nur weniger als 60% der Schadstoffe aus dem Abgas entfernt werden, wenn man nicht auf teure und wegen des meist hohen Staubanfalls nur bedingt betriebssichere Reinigungsverfahren mit Katalysatoren übergehen will.In the production of cement has also been trying to dry clean the exhaust gases at 300 to 850 ⁰ C. It has been found, however, that the exhaust gases at temperatures above 500 ⁰ C frequently less than 100mg / Nm ³ of the here standing in the foreground pollutant SO2, because most of the introduced with the fuel in the cement production process sulfur in this temperature range of Raw meal is sorbed and integrated into the clinker. Such favorable conditions are not present in other firing processes of the stone and earth industry. There, in addition to the fuel sulfur predominantly other pollutants such as chlorides or fluorides must be removed from the exhaust gases, without the actual product has a significant sorption capacity for the pollutants. In the cement production process, however, sulfur is also introduced through the raw meal into the firing process. This sulfur comes partly from organic or sulfidic sulfur compounds, which decompose even at low temperatures and lead to the release of SO ₂ during the preheating of the raw meal, with SO ₂ contents can occur up to 6000mg / Nm ³ . Since in the usual in the cement process exhaust gas temperatures virtually no sorption of SO ₂ takes place through the raw material, a Abgasentschwefelungseinrichtung must also be provided for cement production plants, although the sulfur introduced with the fuel is due to the process contained only to a small extent in the exhaust gas. A dry cleaning at temperatures of 200 to 400 ⁰ C is independent of the sorbent used and regardless of the ratio of sorbent to pollutant amount, but not particularly effective. In general, only less than 60% of the pollutants can be removed from the exhaust, if you do not want to go on expensive and because of the usually high amount of dust only conditionally reliable cleaning process with catalysts.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile weitgehend zu vermeiden.The aim of the invention is to largely avoid the aforementioned disadvantages.

Explanation of the essence of the invention

Es besteht somit die Aufgabe, für die Entfernung von Schadstoffen aus den Abgasen von Brennprozessen der Steine- und Erdenindustrie ein Verfahren vorzuschlagen, das allgemein anwendbar und wirtschaftlicher ist, als die bekannten Verfahren.It is therefore the task of proposing a method for the removal of pollutants from the exhaust gases of combustion processes of the stone and earth industry, which is generally applicable and more economical than the known methods.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dieses Ziel erreicht werden kann, wenn die Abgase in einem aus Wirbelschichtreaktor, Feststoffabscheider und Rückführleitung gebildeten Feststoff-Zirkulationssystem bei 50 bis 100⁰C mit einem Sorbent in Form von Feststoffpartikeln in Kontakt gebracht werden und wenn das entstandene Produkt vollständig oder nahezu vollständig einem Zementherstellungsprozeß zugeführt wird.Surprisingly, it has been found that this goal can be achieved if the exhaust gases are brought into contact with a sorbent in the form of solid particles in a solids circulation system formed from fluidized bed reactor, Feststoffabscheider and return line at 50 to 100 ⁰ C and if the resulting product completely or almost completely supplied to a cement production process.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht nur die bei anderen Trocken-Reinigungsverfahren im unteren Temperaturbereich häufig zu kurze Kontaktzeit beliebig erhöht werden, es wird auch ein Produkt geschaffen, das keine besondere Weiterverarbeitung oder Deponierung erfordert, wodurch die Wirtschaftlichkeit herkömmlicher Verfahren oft sehr belastet ist.With the method according to the invention, not only can the contact time, which is often too short in the case of other dry-cleaning processes in the lower temperature range, be increased as desired; a product is also created which requires no special further processing or landfilling, whereby the cost-effectiveness of conventional processes is often very high.

Die Abgase haben vor Eintritt in das Feststoff-Zirkulationssystem zweckmäßigerweise eine Temperatur von 50 bis 100⁰C. Falls das nicht möglich ist, können die Abgase auch im Wirbelschichtreaktor durch Einsprühen von Wasser auf 50 bis 100⁰C abgekühlt werden. Da in Anlagen zum Brennen von Steinen und Erden üblicherweise ein End-Staubabscheider vorhanden ist, kann dieser als Feststoffabscheider des Feststoff-Zirkulationssystems verwendet werden.The exhaust gases have expediently before entering the solids circulation system a temperature of 50 to 100 ⁰ C. If that is not possible, the exhaust gases can be cooled in the fluidized bed reactor by spraying water to 50 to 100 ⁰ C. Since an end-type dust separator is usually present in plants for burning stones and soils, it can be used as a solids separator of the solid-matter circulation system.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Sorbent zur Herstellung von Zement eingesetzte Materialien wie Rohmehl, Kalkstein mit mehr als 90% CaCO₃, gebrannter Kalk, Kalkhydrat oder teilweise kalziniertes Rohmehl verwendet und anschließend einem Zementherstellungsprozeß wieder zugeführt werden können.The main advantage of the process according to the invention is that materials used as a sorbent for producing cement, such as raw meal, limestone containing more than 90% CaCO ₃ , quicklime, hydrated lime or partially calcined raw meal, can be recycled to a cement production process.

Schließlich ist noch vorgesehen, daß die Temperatur im Wirbelschichtreaktor durch das Einsprühen von Wasser auf einen optimalen Wert und die Sorptionsmittelzugabe in Abhängigkeit vom Schadstoffgehalt im Reingas geregelt wird.Finally, it is provided that the temperature in the fluidized bed reactor is controlled by the injection of water to an optimum value and the addition of sorbent depending on the pollutant content in the clean gas.

Es ist vorteilhaft, daß die Feststoffe in einem klassierend arbeitenden Feststoffabscheider, vorzugsweise einem mehrfeldrigen Elektrofilter abgeschieden werden, und daß der feinkörnige, mit Schwermetallen, insbesondere der Klasse I, angereicherte Feststoffanteil dem fertigen Klinker bei einer Zementherstellung zugemischt oder einer gesonderten Aufbereitung zugeführtIt is advantageous that the solids are deposited in a classically operating solids separator, preferably a multi-field electrostatic precipitator, and that the fine-grained, enriched with heavy metals, especially Class I, enriched solids content of the finished clinker in a cement production or fed to a separate treatment

wird. .becomes. ,

embodiment

Weitere Einzelheiten werden am Beispiel der Entschwefelung von Abgasen eines Zementherstellungsprozesses und anhand des in Fig. 1 vereinfacht dargestellten Verfahrensfließbildes erläutert.Further details are explained using the example of the desulfurization of exhaust gases from a cement production process and with reference to the process flow diagram shown in simplified form in FIG.

Das aus dem Wirbelschichtreaktor 1, dem Feststoffabscheider 2 und der Rückführleitüng 3 bestehende Feststoff-Zirkulationssystem wird über die Leitung 4 mit Sprühwasser, über die Leitung 5 mit Sorptionsmitteln und über die Leitung 7 mit dem zu entschwefelnden Abgas beschickt. Das weitgehend entschwefelte Abgas verläßt den Wirbelschichtreaktor 1 oben, wird im Feststoffabscheider 2 vom Staub befreit und gelangt über das Gehäuse 8 und die Leitung 9 zum Kamin. Unter dem Feststoffabscheider 2 ist eine Fördereinrichtung angeordnet, mit der der abgeschiedene Staub zur Rückführleitung 3 transportiert und schließlich wieder in den Wirbelschichtreaktor 1 aufgegeben wird. Eine Teilmenge der zirkulierenden Feststoffpartikel wird über die Leitung 7 aus dem Feststoff-Zirkulationssystem ausgeschleust und an geeigneter Stelle dem Zementherstellungsprozeß zugeführt.The consisting of the fluidized bed reactor 1, the solids separator 2 and the Rückführleitüng 3 solid-circulation system is fed via the line 4 with water spray, via the line 5 with sorbents and via the line 7 with the exhaust gas to be desulfurized. The largely desulfurized exhaust gas leaves the fluidized bed reactor 1 above, is freed of dust in the solids separator 2 and passes through the housing 8 and the line 9 to the chimney. Below the Feststoffabscheider 2 a conveyor is arranged, with which the separated dust is transported to the return line 3 and finally fed back into the fluidized bed reactor 1. A subset of the circulating solid particles is discharged from the solids circulation system via line 7 and fed to the cement production process at a suitable location.

Einzelne, im Reststoff enthaltene Komponenten, z.B. Schwermetalle, können nach selektiver Abscheidung getrennt von den übrigen Stoffen über Leitung 10 ausgetragen werden. Die Abgase fallen, je nachdem ob und welche Wärmerückgewinnungseinrichtungen (Abhitzekessel, Warmwasserbereitung, Mühle) vorgesehen sind, mit einer Temperatur von 100 bis 45O⁰C an. Ihr Staubgehalt beträgt bis zu 100 g/Nm³, wenn sie nicht über eine Mühle geleitet werden. Imletztgenannten Fall kann die Staubbeladung bis zu 1000g/Nm³ betragen, und es kann eineVorentstaubung mittels Elektrofilter oder mechanischem Abscheider sinnvoll sein, um den Feststoffumlauf im Feststoff-Zirkulationssystem auf die für die Entschwefelung optimale Menge begrenzen zu können. Ggfs. kann insolchen Fällen auf die gesonderte Zugabe von Sorptionsmitteln ganz oder teilweise verzichtet werden. Der Staubgehalt der Abgase wird im Feststoffabscheider auf weniger als 50 mg/Nm³ reduziert. Der SO₂-Gehalt im Abgas beträgt je nach Rohmaterialzusammensetzung bis zu 6000 mg/Nm³. Er kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bis aufwerte kleiner als 50mg/Nm³ im Reingas gesenkt werden. Die nach den gesetzlichen Vorschriften zulässigen Mengen an SO2 liegen derzeit in Deutschland bei400mg/Nm³,in der Schweiz bei 500mg/Nm³. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit in den Brennprozessen auch solche Brennstoffe eingesetzt werden können, die Schwermetalle, einschließlich Schadstoffe der Klasse I, wie Cadmium, Thallium, Quecksilber und dergleichen enthalten. Diese Schadstoffe werden im Wirbelschichtreaktor überwiegend an die besonders feinkörnigen Feststoffpartikel gebunden und können in einem klassierend arbeitenden Feststoffabscheider, z.B. einem mehrfeldrigen Elektrofilter, nahezu vollständig getrennt von den übrigen Reststoffen abgeschieden und unabhängig von den in in einen Zementherstellungsprozeß zurückgeführten Reaktionsprodukten ausgeschleust werden. Die auf diese Weise ausgeschleusten Feststoffpartikel weisen einerseits eine hohe Schadstoffkonzentration auf, stellen aber andererseits nur eine geringe Menge der insgesamt anfallenden Reaktionsprodukte dar. Sie können—soweit es für das Produkt desjeweiligen Brennprozesses nicht schädlich ist—an geeigneter Stelle in den Produkt-Herstellungsprozeß rückgeführt werden, da sie selbst stabil und wasserunlöslich abgebunden sind. Bei der Zementherstellung bietet es sich an, sie bei der Klinker- bzw. Zementmahlung zuzumischen. Unter Umständen kommt auch eine Aufbereitung zur Rückgewinnung der Schadstoffe in metallischer oder anderer brauchbarer Form in Betracht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können 90% der genannten Schadstoffe aus den Abgasen abgeschieden und umweltfreundlich entsorgt werden.Individual components contained in the residue, eg heavy metals, can be discharged via line 10 separately from the other substances after selective separation. The exhaust gases fall, depending on whether and which heat recovery facilities (waste heat boiler, water heating, mill) are provided, with a temperature of 100 to 45O ⁰ C. Their dust content is up to 100 g / Nm ³ , if they are not passed through a mill. In the latter case, the dust load can be up to 1000g / Nm ³ , and it may be useful pre-dedusting by electrostatic precipitator or mechanical separator in order to limit the solids circulation in the solid circulation system to the optimal amount for the desulfurization. If necessary. In such cases, the separate addition of sorbents can be completely or partially dispensed with. The dust content of the exhaust gases is reduced to less than 50 mg / Nm ³ in the solids separator. Depending on the raw material composition, the SO ₂ content in the exhaust gas is up to 6000 mg / Nm ³ . It can be lowered by the process according to the invention to an extent smaller than 50 mg / Nm ³ in the clean gas. The permissible according to legal regulations amounts of SO2 are currently in Germany bei400mg / Nm ^3, in Switzerland at 500mg / Nm ^3. A further advantage of the method is that to improve fuel economy in the combustion processes, fuels containing heavy metals, including class I contaminants such as cadmium, thallium, mercury and the like, can also be used. In the fluidized-bed reactor, these pollutants are predominantly bound to the particularly fine-grained solid particles and can be separated almost completely separated from the remaining residues in a classically operating solids separator, eg a multi-field electrostatic precipitator, and discharged independently of the reaction products recycled into a cement production process. On the one hand, the solid particles discharged in this way have a high pollutant concentration, but on the other hand represent only a small amount of the total reaction products. They can-as far as it is not detrimental to the product of the particular firing process-be recycled at an appropriate point into the product production process because they themselves are stable and insoluble in water. In cement production, it is advisable to mix them in the clinker or cement grinding. Under certain circumstances, a treatment for the recovery of pollutants in metallic or other useful form comes into consideration. With the method according to the invention 90% of the pollutants mentioned can be separated from the exhaust gases and disposed of in an environmentally friendly manner.

Das erfindungsgemaße Verfahren wurde versuchsweise bei einer Zementherstellungsanlage angewendet. Der Sulfid-Gehalt des Rohmaterials betrug 0,3 bis 0,4%, bezogen auf das Gewicht des Rohmaterials, wobei SO₂-Gehalte in dem untersuchten Abgas-Teilstrom bis zu 3 600 mg/Nm³ gemessen wurden, wenn das erfindungsgemaße Verfahren nicht benutzt wurde. Bei Anwendung des Verfahrens konnte der SO₂-Gehalt auf Werte deutlich unter 400 mg/Nm³ gesenkt werden. Als Sorptionsmittel wurde hierbei Rohmehl benutzt, dem Kalkhydrat in einer solchen Menge zugemischt war, daß hiermit etwa 50% des stöchiometrisch erforderlichen Kalziumbedarfs gedeckt wurde.The process according to the invention was used experimentally in a cement production plant. The sulfide content of the raw material was 0.3 to 0.4%, based on the weight of the raw material, and SO ₂ contents in the exhaust gas stream under investigation were measured up to 3,600 mg / Nm ³ , if the process according to the invention was not was used. When using the method, the SO ₂ content could be reduced to values well below 400 mg / Nm ³ . As a sorbent here raw meal was used, the lime hydrate was mixed in such an amount that hereby about 50% of the stoichiometric calcium requirement was covered.

Claims

1. A method for the dry removal of pollutants from the exhaust gases of combustion processes of the stone and earth industry, characterized in that the exhaust gases in a fluidized bed reactor (1), solids separator (2) and return line (3) formed solid-circulation system at 50 to 100 ° C are contacted with a sorbent in the form of Feststotfpartikeln and that the resulting product is fed to a cement production process.

2. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gases are cooled to 50 to 1OQ ⁰ C before entering the solid-circulation system.

3. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gases in the fluidized bed reactor (1) are cooled by spraying water to 50 to 100 ⁰ C.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the solids separator (2) used in a conventional end-dust collector is used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that used as a sorbent for the production of cement materials such as raw meal, limestone with more than 90% CaCO ₃ , quicklime, hydrated lime or partially calcined raw meal.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature in the fluidized bed reactor (1) is regulated by the spraying of water and the Sorptionsmittelzugabe depending on the pollutant content in the clean gas.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the solids are deposited in a classified working solids, preferably a multi-field electrostatic precipitator and that the fine-grained with heavy metals, especially Class I, enriched solids content added to the finished clinker in a cement production or a separate treatment is supplied.